Porto União localiza-se na região norte de Santa Catarina, limitando-se ao norte com União da Vitória (PR) e Paula Freitas (PR); ao sul com Matos Costa (SC) e Timbó Grande (SC); a leste com Irineópolis (SC); e a oeste com os municípios de Porto Vitória (PR) e General Carneiro (PR).
A distância entre Porto União e a capital do estado, Florianópolis, é de 430 km. De Curitiba, 240 km e de Joinville, 271 km de Joinville.
Porto União possui 34.551 habitantes (IBGE-2013) em uma área de 845,8 km². O relevo é constituído de planícies, montanhas, vales, grandes várzeas nas bacias dos Rios Iguaçu e Jangada, na divisa com o estado do Paraná, e do Rio Timbó.
O clima se classifica como mesotérmico úmido, com temperaturas médias de 17ºC e uma precipitação anual de 1.400 milímetros. O município é banhado pelos Rios Iguaçu e seus afluentes Jangada, Timbó, Pintado, dos Pardos, Bonito e Tamanduá.